​Научный сотрудник Лаборатории дизайна медицинских изделий Томского политехнического университета Игорь Скирневский разрабатывает программное обеспечение для автоматизированного анализа результатов перфузионной сцинтиграфии миокарда — неинвазивного метода диагностики патологий сердца. Работа ведется совместно с сотрудниками НИИ кардиологии Томского НИМЦ. В результате проекта разработчик рассчитывает повысить точность диагностики порядка до 90 %.

Исследование «Разработка программного обеспечения на основе алгоритмов машинного обучения для создания системы помощи принятия решений при диагностики ишемической болезни сердца по данным перфузионной сцинтиграфии» поддержано грантом Фонда содействия инновациям «УМНИК-2018».

По словам разработчика, в настоящее время одним из общепринятых методов диагностики патологий сердца является инвазивная коронарография — исследование, предполагающее проведение эндоваскулярного вмешательства, что влечет за собой как дополнительные затраты для медицинского учреждения, так и определенную опасность для самого пациента. При этом существует неинвазивный способ диагностики сердечно-сосудистой системы — перфузионная сцинтиграфия. Исследование проводится при помощи высокотехнологичного оборудования — однофотонного эмиссионного компьютерного томографа (гамма-камеры) и введения в организм пациента радиофармпрепарата, при этом его количество рассчитывается таким образом, чтобы не оказывать вредного воздействия на организм человека. Пациент обследуется в состоянии покоя и при естественной или искусственной нагрузке. В результате исследования получают сцинтиграфическое изображение, изучив которое специалист может сделать вывод о наличии патологии, а также о степени риска развития осложнений и вариантах лечения. Сцинтиграфия получила широкое распространение в США, Европе и ряде других стран, но в России метод пока используется не столь широко.

«Да, золотым стандартом диагностики ИБС является инвазивная коронарография, но существуют другие методы исследований, не требующие инвазивного вмешательства, размещения больного в стационаре, затрат на подготовку и так далее. Перфузионная сцинтиграфия похожа на рентген — пациента помещают в специальную установку, проводят диагностику и отправляют домой. Такой метод позволяет определить патологию миокарда и делает это достаточно точно. Есть исследование зарубежных коллег, что в странах, где развито использование перфузионной сцинтиграфии, у больных, отправленных на дообследование с использованием инвазивных методов диагностики, результаты неинвазивных исследований в большинстве случаев подтверждаются. Кроме того, сейчас перфузионную сцинтиграфию хотят сделать стандартом. В нашей стране она входит в стандарты оказания помощи больным ИБС, однако не во всех клиниках есть высокотехнологичное оборудование. Но в томском НИИ кардиологии такие исследования проводятся на регулярной основе», — говорит Игорь Скирневский.

Добавим, разрабатываемое программное обеспечение относится к так называемому классу систем поддержки принятия решений (Decision Support System) и основана на компьютерном анализе изображений, использующем методы машинного обучения. Исследования будут вестись на основе деперсонализированной информации о реальных пациентах.

«В НИИ кардиологии нам предоставят данные об около 100 пациентах, прошедших перфузионную сцинтиграфию миокарда. Информация будет использоваться для обучения математических моделей — искусственных нейронных сетей. У нас будет около 10 тысяч двухмерных изображений, на которых будут выделены фрагменты с патологией, координаты и другие метаданные. Эта информация будет разделена на датасеты для обучения и валидации нейронной сети. Затем, используя новое изображение, сеть должна будет определить, есть патология или человек здоров», — поясняет политехник.

Отметим, в течение 2019 года Игорь Скирневский планирует заниматься разработкой модели нейронных сетей. Если результаты по точности будут неудовлетворительными — порядка 70 % — будут модифицироваться архитектуры нейронных сетей или предлагаться другие подходы к решению задачи. К концу года ученые рассчитывают разработать модель, которая будет показывать точность порядка 90 %. Задача второго года гранта — дообучение модели, изучение эффективности, получение обратной связи от НИИ кардиологии и доработка готового программного продукта.

«Существующее программное обеспечение, которое поставляется с аппаратными комплексами для перфузионной сцинтиграфии, решает немного другую задачу: выполняет постобработку (Post-processing), позволяя получить качественные, подсвеченные картинки, но их интерпретация — задача клинициста. Мы же хотим дать врачу еще одно "мнение", еще одну экспертную систему, которая скажет, что, например, в данном случае велика вероятность развития той или иной патологии.

Внедрение предлагаемого решения в клиническую практику позволит сократить число ошибок при постановке диагноза ишемическая болезнь сердца, снизить количество ошибочных показаний к проведению дорогостоящего операционного вмешательства, поможет провести оценку риска осложнений и эффективности лечения», — говорит политехник.

Источники

В ТПУ создают ПО для анализа результатов неинвазивной диагностики патологий сердца с помощью нейронных сетей
Служба новостей ТПУ (news.tpu.ru), 10/06/2019
В ТПУ создают ПО для анализа результатов диагностики патологий сердца с помощью нейросетей
Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (fasie.ru), 10/06/2019

Похожие новости

  • 21/06/2019

    Новосибирцы научили нейросеть распознавать меланому

    ​Программисты новосибирского Академгородка разработали приложение CheckMelanoma. Программа сама визуально определяет характер новообразований на коже на основании имеющихся в нейросети данных — каталога фотографий с разного рода родинками, сообщает Tjournal.
    322
  • 03/06/2019

    Томские медики разрабатывают первое в России приложение для лечения эссенциального тремора

    ​В Сибирском государственном медицинском университете (СибГМУ) в Томске работают над методом реабилитации пациентов с эссенциальным тремором с помощью мобильного приложения. Эссенциальный тремор — это распространенное хроническое заболевание, которое характеризуется дрожанием рук, а иногда и других частей тела.
    144
  • 10/09/2018

    План проекта «Цифровой госпиталь» составят на форуме U-NOVUS

    ​Участники воркшопа СибГМУ на форуме новых решений U-NOVUS составят план реализации в Томской области проекта "Цифровой госпиталь" - от общего описания до конкретной дорожной карты специалисты дойдут за три дня.
    396
  • 17/09/2018

    AR-технологии – для оказания первой медицинской помощи

    Проект молодых ученых томских университетов - ТУСУРа, СибГМУ и ТПУ - "Обучение первой помощи с помощью дополненной реальности" победил в Медико-инженерной школе. Участник межвузовской команды, разработчик ТУСУРа Сергей Кулигин рассказал, что проект был создан по кейсу Центра корпоративной медицины и представляет собой обучающее приложение, способное в экстренных случаях оперативно оказать первую медицинскую помощь, используя дополненную реальность.
    452
  • 22/03/2019

    Робот слушает: искусственный интеллект поможет психиатру

    Студенты радиофизического факультета ТГУ разработали программу, которая может определять эмоции человека по мимике и помогать в работе врачам. - Мы представили "умного" ассистента для психотерапевта, - говорит студент-четверокурсник Андрей Косторной.
    225
  • 13/08/2018

    Big data по медицине поможет спасти томичей от инфарктов и инсультов

    ​Администрация Томской области и компания Rubius приступили к реализации проекта по анализу больших медицинских данных. На первом этапе с помощью алгоритмов big data предполагается повысить эффективность работы скорой помощи, а в перспективе - предотвращать инфаркты и инсульты, а также предсказывать начало эпидемий.
    402
  • 06/04/2018

    Томские ученые создают приложение для «чтения» медицинских анализов

    ​"Прочитать" и интерпретировать результаты медицинских анализов скоро будет по силам смартфонам. Как сообщили в пресс-службе Томского госуниверситета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР), специалисты работают над созданием специального мобильного приложения.
    716
  • 06/12/2018

    Сибирские ученые разработали способ определения риска рецидива туберкулеза легких

    Одна из ключевых задач в области здравоохранения, поставленная ВОЗ, – положить конец эпидемии туберкулеза к 2030 году. Для этого необходимы методы ранней диагностики и эффективной терапии этого заболевания.
    514
  • 16/08/2018

    Искусственный интеллект поможет понять результаты анализов

    Исследователи из Томского политехнического университета разработали компьютерную программу, которая на основе результатов анализов реальных пациентов выдает им заключение, где в доступных для понимания словах дана интерпретация полученных данных и рекомендованные дальнейшие действия.
    530
  • 14/01/2019

    Какие разработки томичей можно купить в магазине

    ​Томские инновации часто воспринимаются как нечто далекое от повседневных нужд. Но наши ученые успешно трудятся не только на оборонку, ракетно-космическую отрасль или, скажем, Большой адронный коллайдер, они также работают над созданием бытовой химии и косметики, лекарств и продукции для детей.
    608